EP1002600A2 - Tauchgiessrohr zum Einleiten von Schmelze in eine Kokille zum Stranggiessen insbesondere von Flachprodukten - Google Patents

Tauchgiessrohr zum Einleiten von Schmelze in eine Kokille zum Stranggiessen insbesondere von Flachprodukten Download PDF

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EP1002600A2 EP99122176A EP99122176A EP1002600A2 EP 1002600 A2 EP1002600 A2 EP 1002600A2 EP 99122176 A EP99122176 A EP 99122176A EP 99122176 A EP99122176 A EP 99122176A EP 1002600 A2 EP1002600 A2 EP 1002600A2
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immersion pouring
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Markus Dr. Reifferscheid
Holger Dr. Beyer-Steinhauer
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to a dip tube for introducing melt, in particular of molten steel, from a casting or intermediate container into one with broad side walls and narrow side walls formed mold for continuous casting of in particular flat products, the pouring tube being a flow channel trained tube piece, which with a contour element and at least two outlet openings opposite in the direction of the narrow side walls is trained.
  • Immersion pouring tubes ensure a uniform and low-turbulence in the mold Distribution of the melt.
  • immersion pipes have floor or Inner contour elements.
  • a dip tube must be designed so that a restless Casting level in the form of a pulsating up and down movement or one Wave movement within the mold is avoided.
  • These requirements must especially immersion pouring tubes for so-called thin slab formats, with a thickness between 30 and 100 mm.
  • DE 41 42 447 C2 describes an immersion pouring tube for a thin slab, which consists of a lower pipe section, which in the direction of the The narrow side walls of the mold are expanded in cross-section and at the lower end with a centrally located bottom piece leaving the outlet openings is provided for the melt.
  • the inner wall of the cross section widening Part of the immersion pouring tube forms together with the opposite Wall parts of the bottom piece flow channels, their axes with the immersion nozzle axis include a certain angle that is between 10 and 22 Degrees.
  • This immersion tube has a much larger width than thickness on.
  • the outlet openings from the immersion pouring tube are narrowed like a nozzle.
  • WO 95/29025 describes an immersion pouring tube with a pipe section, which has two outlet openings in the lower area, which are in one relative acute angles are directed into the melt sump within the mold.
  • the present invention is based on the knowledge that it is the flow transition from the outlet openings of the immersion pouring tube into the mold not a free flow process, but rather a flow process acts. This comes with the effective flow length of the central one Contour element of the pouring tube to crucial importance, d. H. the longer the effective length of the floor element, the more stable is the flow division and leadership.
  • the object of the invention is to achieve the above-mentioned finding in a dip tube to implement the aforementioned type constructively so that a stable flow division through the dip tube is ensured and a largely low-turbulence inflow of the melt from the immersion tube into the Melt sump of the mold can take place.
  • the problem is solved in a submerged nozzle of the type mentioned with the invention in that the contour element with a fluidly merging combination of a solid, opposite wall areas connecting floor element with the height H 1 and above it arranged flow dividers with in the direction of the X axis Height H 2 is formed, which protrude from the wall areas into the pipe section of the flow channel without a fixed connection to opposite wall areas.
  • the flow dividers can alternatively also with the formation of a fixed Connection of opposite wall areas in the form of a partition wall Divide the pipe section into two adjacent channels, each one Exit opening is assigned.
  • the floor element being assigned at least one flow divider extending into the tube piece, that the height H 1 of the contour element together with the height H 2 of the flow divider is greater than the height L 1 of an outlet opening .
  • the base element being a solid molded part with the height H 1 connecting opposite wall regions of the tube piece, results from the fact that it preferably has the spatial shape of a wedge tapered on opposite sides in the direction of the outlet openings.
  • a particularly preferred embodiment of the dip tube is achieved in that the base element has the spatial shape of a concave curve, in particular a polynomial function that defines at least second order, in the direction of its outlet openings.
  • the further expedient embodiment of the invention further provides that the flow dividers are designed as flow guide bodies with a rectangular or trapezoidal cross-section, the width b and / or height h of which can be varied over the length L of the pipe section, and that the flow guide bodies have the height L 1 of the outlet openings tower over. All edges and / or surface transitions with roundings are advantageously formed on the base element as well as on the flow guiding bodies for a constant flow. And finally, in the formation of the immersion pouring tube according to the invention, use can be made of the measure that the contour element with the flow guide bodies is embedded in its matrix or is an exchangeable individual element.
  • the additional flow guide bodies in the x-axis direction stabilize the immersion tube shell, especially when connecting the base element to the immersion tube shell, that there is the possibility of further reducing the wall thicknesses, without adversely changing the flow conditions. This is spatial cramped conditions within the molds commonly used advantageous for thin slab casting.
  • the invention is based on exemplary embodiments with Figures 1, 2a and 2b, and 3a to 3c and 4a to 4c shown and explained in more detail.
  • Figure 1 shows the immersion pouring tube 1 for introducing molten steel from a Pouring or intermediate container 3 into a mold 5, in particular for casting Thin slabs spatially through broad side walls 14 and narrow side walls 15 is limited.
  • the immersion pouring tube reaching into the melt sump of the mold 5 1 shows a lower pipe section with two outlet openings 8, 8 ', which in FIG Show direction of the narrow side walls 15 of the mold 5.
  • Figure 2a shows the inventive design of the immersion pouring tube 1, after which the lower pipe section is a solid base element 10 and flow divider 12 and the height H1 + H2, which is the flow division in the flow channel Force 2 of the pipe section is greater than the height L1 of the outlet opening 8, 8 '.
  • the floor element 10 consists of a solid, opposite wall area connecting part with the height H1.
  • FIGS. 3a to 3c show flow guide bodies 12 which start from opposite wall areas in the flow channel 2 of the pipe section 1 protrude and stabilize the flow jet.
  • the widths b and / or the height h the flow guide body 12 can vary over the length of the dip tube L. his.
  • FIGS. 4a to 4c show a particularly favorable form of the solid floor element 10, with the shape of a tapered on both sides Keils, preferably with a concave, at least via a polynomial function second-order curve shape to be defined

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr 1 zum Einleiten von Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter 3 in eine mit Breitseiten- 14 und Schmalseitenwänden 15 ausgebildete Kokille 5 zum Stranggießen von insbesondere Flachprodukten. Das Tauchgießrohr 1 weist ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück 11 auf, welches mit einem Konturelement 10, 12 und wenigstens zwei in Richtung der Schmalseitenwände 15 gegenüberliegenden Austrittsöffnungen (8, 8') ausgebildet ist. Das Konturelement ist mit einer fließend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Bodenelements 10 mit der Höhe H1 und oberhalb desselben angeordneten Strömungsteilern 12 mit in Richtung der X-Achse vorgesehener Höhe H2 ausgebildet, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück 11 des Strömungskanals hineinragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Schmelze, insbesondere von Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter in eine mit Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden ausgebildete Kokille zum Stranggießen von insbesondere Flachprodukten, wobei das Gießrohr ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück aufweist, welches mit einem Konturelement und wenigstens zwei in Richtung der Schmal seitenwände gegenüberliegenden Austrittsöffnungen ausgebildet ist.
Tauchgießrohre sorgen in der Kokille für eine gleichmäßige und turbulenzarme Verteilung der Schmelze. Zu diesem Zweck besitzen Tauchgießrohre Boden- bzw. Innenkonturelemente. Ein Tauchgießrohr muß so gestaltet sein, daß ein unruhiger Gießspiegel in Form einer pulsierenden Auf- und Abwärtsbewegung oder einer Wellenbewegung innerhalb der Kokille vermieden wird. Diese Vorgaben müssen im besonderen Maße Tauchgießrohre für sogenannte Dünnbrammenformate, mit einer Dicke zwischen 30 und 100 mm, erfüllen.
In der DE 41 42 447 C2 wird ein Tauchgießrohr für eine Dünnbramme beschrieben, das aus einem unteren Rohrstück besteht, welches in Richtung auf die Schmalseitenwände der Kokille im Querschnitt erweitert ist und am unteren Ende mit einem mittig angeordneten Bodenstück unter Belassung von Austrittsöffnungen für die Schmelze versehen ist. Die Innenwand des den Querschnitt erweiternden Teiles des Tauchgießrohres bildet zusammen mit den gegenüberliegenden Wandteilen des Bodenstücks Strömungskanäle aus, deren Achsen mit der Tauchgießrohrachse einen bestimmten Winkel einschließen, der zwischen 10 und 22 Grad beträgt. Dieses Tauchgießrohr weist eine sehr viel größere Breite als Dicke auf. Die Austrittsöffnungen aus dem Tauchgießrohr sind düsenartig verengt.
In der WO 95/29025 wird ein Tauchgießrohr mit einem Rohrstück beschrieben, welches im unteren Bereich zwei Austrittsöffnungen aufweist, die in einem relativ spitzen Winkel in den Schmelzensumpf innerhalb der Kokille gerichtet sind. Die beim Dünnbrammengießen notwendigen hohen Strömungsgeschwindigkeiten aus den spitzwinklig nach unten geneigten Ausströmöffnungen des Gießrohres bergen in sich die Gefahr von Auswaschungen der Strangschale, die im ungünstigsten Fall zum Strangdurchbruch führen können.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es sich bei dem Strömungsübergang aus den Austrittsöffnungen des Tauchgießrohres in die Kokille nicht um einen freien Anströmvorgang, sondern vielmehr um einen Umströmvorgang handelt. Damit kommt der wirksamen umströmten Länge des zentralen Konturelements des Gießrohres entscheidende Bedeutung zu, d. h. je länger die wirksame Länge des Bodenelements ist, um so stabiler erfolgt die Strömungsteilung und -führung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannte Erkenntnis bei einem Tauchgießrohr der eingangsgenannten Gattung konstruktiv so zu verwirklichen, daß eine stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr gewährleistet ist und ein weitgehend turbulenzarmes Einströmen der Schmelze aus dem Tauchgießrohr in den Schmelzensumpf der Kokille erfolgen kann.
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Tauchgießrohr der genannten Gattung mit der Erfindung dadurch, daß das Konturelement mit einer fliessend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Bodenelements mit der Höhe H1 und oberhalb desselben angeordneten Strömungsteilern mit in Richtung der X-Achse vorgesehener Höhe H2 ausgebildet ist, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück des Strömungskanals ohne feste Verbindung mit gegenüberliegenden Wandbereichen hineinragen.
Die Strömungsteiler können alternativ aber auch unter Ausbildung einer festen Verbindung gegenüberliegender Wandbereiche in Form einer Trennungswand das Rohrstück in zwei nebeneinanderliegende Kanäle teilen, welchen jeweils eine Austrittsöffnung zugeordnet ist.
Eine besonders stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr wird dadurch gewährleistet, wobei dem Bodenelement wenigstens ein sich in das Rohrstück erstreckender Strömungsteiler zugeordnet ist, daß die Höhe H1 des Konturelementes zusammen mit der Höhe H2 des Strömungsteilers größer ist, als die Höhe L1 einer Austrittsöffnung.
Infolge dieser konstruktiven Ausbildung des Konturelementes im Tauchgießrohr wird eine stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr gewährleistet und eine besonders gute und stabile Strömung der Schmelze in die Kokille eingestellt. Selbst bei veränderlichem Füllstand der Schmelze innerhalb der Kokille gelingt eine sichere und gleichmäßige Trennung der beiden aus dem Rohrstück austretenden Strömungsjets. Die sonst üblichen wechselseitigen Beeinflussungen der Strömungsjets untereinander werden erheblich reduziert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Tauchrohres nach der Erfindung, wobei das Bodenelement ein gegenüberliegende Wandbereiche des Rohrstücks verbindendes massives Formteil mit der Höhe H1 ist, ergeben sich dadurch, daß es bevorzugt in Richtung der Austrittsöffnungen die Raumform eines nach gegenüberliegenden Seiten verjüngten Keiles besitzt.
Eine besonders bervorzugte Ausbildung des Tauchrohres wird dadurch erreicht, daß das Bodenelement in Richtung seiner Austrittsöffnungen die Raumform einer konkaven, insbesondere eine Polynomfunktion mindestens zweiter Ordnung definierenden Kurve besitzt.
Die weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, daß die Strömungsteiler als Strömungsleitkörper mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet sind, deren Breite b und/oder Höhe h über die Länge L des Rohrstücks veränderlich ist, und daß die Strömungsleitkörper die Höhe L1 der Austrittsöffnungen überragen.
Mit Vorteil für einen stetigen Strömungsverlauf sind sowohl am Bodenelement, als auch an den Strömungsleitkörpern alle Kanten und/oder Flächenübergänge mit Verrundungen ausgebildet.
Und schließlich kann bei der Ausbildung des Tauchgießrohres nach der Erfindung von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß das Konturelement mit den Strömungsleitkörpern in dessen Matrix eingebettet oder ein austauschbares Einzelelement ist.
Die Verwendung von Strömungsleitkörpern gegenüber einem vergleichsweise hoch und dünn ausgeführten massiven Bodenelement hat den Vorteil, daß die Gefahr des Ausbrechens geringer ist. Zudem ergeben sich nur geringe Veränderungen in den Strömungs-Querschnittsflächen.
Auch aus Sicht der Fertigung ergeben sich Vorteile: Die zusätzlichen Strömungsleitkörper in x-Achsrichtung führen zu einer Stabilisierung der Tauchgießrohrschale, insbesondere bei der Verbindung des Bodenelements mit der Tauchgießrohrschale, daß so die Möglichkeit besteht, die Wandstärken weiter zu reduzieren, ohne die Strömungsbedingungen nachteilig zu verändern. Dies ist bei den räumlich beengten Verhältnissen innerhalb der üblicherweise verwendeten Kokillen zum Dünnbrammengießen von Vorteil.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit den Figuren 1, 2a und 2b, sowie 3a bis 3c und 4a bis 4c näher dargestellt und erläutert.
Figur 1 zeigt das Tauchgießrohr 1 zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter 3 in eine Kokille 5, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, die räumlich durch Breitseitenwände 14 und Schmalseitenwände 15 begrenzt ist. Das bis in den Schmelzensumpf der Kokille 5 reichende Tauchgießrohr 1 zeigt ein unteres Rohrstück mit zwei Austrittsöffnungen 8, 8', die in Richtung der Schmalseitenwände 15 der Kokille 5 zeigen.
Figur 2a zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung des Tauchgießrohres 1, wonach das untere Rohrstück ein massives Bodenelement 10 sowie Strömungsteiler 12 aufweist und die Höhe H1 + H2, welches die Strömungsteilung im Strömungskanal 2 des Rohrstücks erzwingen, größer ist als die Höhe L1 der Austrittsöffnung 8, 8'. Das Bodenelement 10 besteht aus einem massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Teil mit der Höhe H1.
In den Figuren 3a bis 3c sind Strömungsleitkörper 12 gezeigt, die ausgehend von gegenüberliegenden Wandbereichen in den Strömungskanal 2 des Rohrstücks 1 hineinragen und den Strömungsjet stabilisieren. Die Breiten b und/oder die Höhe h der Strömungsleitkörper 12 können über die Länge des Tauchrohres L veränderlich sein.
In den Figuren 4a bis 4c ist eine besonders günstige Form des massiven Bodenelements 10 dargestellt, mit der Form eines nach beiden Seiten verjüngten Keils, bevorzugt mit einer konkav verlaufenden, über eine Polynomfunktion mindestens zweiter Ordnung zu definierenden Kurvenform
Die weiteren Einzelheiten der Erfindung erschließen sich für den Fachmann aus den genannten Zeichnungen.

Claims (10)

  1. Tauchgießrohr (1) zum Einleiten von Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter (3) in eine mit Breitseiten- (14) und Schmalseitenwänden (15) ausgebildete Kokille (5) zum Stranggießen von insbesondere Flachprodukten, wobei das Tauchgießrohr (1) ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück (11) aufweist, welches mit einem Konturelement (10), (12) und wenigstens zwei in Richtung der Schmalseitenwände (15) gegenüberliegenden Austrittsöffnungen (8, 8')ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Konturelement (10), (12) mit einer fließend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Bodenelements (10) mit der Höhe (H1) und oberhalb desselben angeordneten Strömungsteilern (12) mit in Richtung der X-Achse vorgesehener Höhe (H2) ausgebildet ist, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück (11) des Strömungskanals ohne feste Verbindung mit gegenüberliegenden Wandbereichen hineinragen.
  2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsteiler (12) ohne Ausbildung einer festen Verbindung der gegenüberliegenden Wandbereiche in das Rohrstück (11) des Strömungskanals hineinragen.
  3. Tauchgießrohr nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsteiler (12) unter Ausbildung einer festen Verbindung gegenüberliegender Wandbereiche in Form einer Trennungswand das Rohrstück (11) in zwei nebeneinanderliegende Kanäle teilen, welchen jeweils eine Austrittsöffnung (8, 8') zugeordnet ist.
  4. Tauchgießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Bodenelement (10) wenigstens ein sich in das Rohrstück (11) erstreckender Strömungsteiler (12) zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe (H1) des Bodenelement (10) zusammen mit der Höhe (H2) des Strömungsteilers (12) größer ist, als die Höhe (L1) einer Austrittsöffnung (8, 8').
  5. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bodenelement (10) in Richtung der Austrittsöffnungen (8, 8') die Raumform eines nach gegenüberliegenden Seiten verjüngten Keiles besitzt.
  6. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bodenelement (10) in Richtung der Austrittsöffnungen (8, 8') die Raumform einer konkaven, bevorzugt eine Polynomfunktion mindestens zweiter Ordnung definierenden Kurve besitzt.
  7. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsteiler (12) als Strömungsletkörper mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet sind, deren Breite (b) und/oder Höhe (h) über die Länge (L) des Rohrstücks (11) veränderlich ist.
  8. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsleitkörper (12) die Höhe (L1) der Austrittsöffnungen (8, 8') überragen.
  9. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bodenelement (10) mit den Strömungsleitkörpern (12) an Kanten und/oder Flächenübergängen Verrundungen aufweist.
  10. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bodenelement (10) mit den Strömungsleitkörpern (12) in dessen Matrix eingebettet oder ein austauschbares Einzelelement ist.
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